4.1功（課件）高一物理（粵教版2019）

第一節(jié)

功粵教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)第四章機(jī)械能及其守恒定律@HY功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功【觀(guān)察與思考】在下述的工作過(guò)程中，有什么共同點(diǎn)？

1.機(jī)械給工作對(duì)象施以力的作用；

2.工作對(duì)象沿力的方向發(fā)生了位移。1、功的定義

一個(gè)物體受到力的作用,并在力的方向上發(fā)生了一段位移，我們就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。2、做功的兩要素

﹙1﹚

物體受力

﹙2﹚

物體在力的方向上發(fā)生位移功的定義與要素功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功判斷有無(wú)做功判斷人對(duì)書(shū)有沒(méi)有做功(1)手托著書(shū)靜止(2)松開(kāi)手，讓書(shū)自由下落(3)把書(shū)撿起來(lái)(4)手托著書(shū)水平勻速走進(jìn)電梯(5)手托著書(shū)（書(shū)相對(duì)人靜止），搭電梯從一樓上到十樓(6)手托著書(shū)（書(shū)相對(duì)人靜止），搭電梯從十樓下到一樓人對(duì)書(shū)做功：3,5,6人對(duì)書(shū)不做功：1,2,4思考：重力對(duì)書(shū)有沒(méi)有做功？重力對(duì)書(shū)做功：2,3,5,6重力對(duì)書(shū)不做功：1,4不做功的三種情況：①有力無(wú)位移（勞而無(wú)功）②有位移無(wú)力（不勞無(wú)功）③有力有位移，但力與位移垂直（垂直無(wú)功）功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功1、力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向相同F(xiàn)

表示力的大小，s

表示位移的大小，用W

表示力F

所做的功：當(dāng)力的方向與物體位移方向不一致時(shí)，如何計(jì)算功呢？W=FsFSW=FS功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功根據(jù)力的等效性原理,可以把計(jì)算F做功的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為分別求F1和F2做功的問(wèn)題。2、力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向不相同W1=F1S=FCOSαSW2=0W=W1+W2W=FSCOSα理解：在位移方向的分力與位移的乘積SFFαFα功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功Fss1s2α若將位移s分解，結(jié)果如何?

理解：力與在力方向的分位移的乘積。功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功W=FScosα1、公式：力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角余弦這三者的乘積。2、單位：國(guó)際單位：焦耳，簡(jiǎn)稱(chēng)焦，符號(hào)是“J”3、物理意義：1J等于1N的力使物體在力的方向上發(fā)生1m的位移時(shí)所做的功。１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功W＝Fscosα【對(duì)功的公式的理解】1、公式只能用于求恒力的功，如果力是變力，無(wú)論力的大小變化，還是力的方向變化，都不能直接用該公式求解。2、功與物體受力后通過(guò)這段位移做什么運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。3、α角是“力的方向和位移方向的夾角”。當(dāng)力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向成某一夾角α?xí)r，功的定義式為：功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功mgFNfɑ練習(xí)：辨認(rèn)力的方向與位移方向的夾角mgFNfɑS重力的方向與位移方向的夾角：支持力的方向與位移方向的夾角：ɑ摩擦力的方向與位移方向的夾角：90°功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功例1：(單)木箱在如圖所示力的作用下勻速運(yùn)動(dòng)，求：⑴拉力對(duì)木箱做的功。⑵摩擦力對(duì)木箱做的功。⑶支持力對(duì)木箱做的功。⑷重力對(duì)木箱做的功。⑸合外力對(duì)木箱做的功。(1)40J(2)-40J(3)0(4)0(5)0合力做的功是各分力所做功的代數(shù)和。合力做的功方法一:先求合力，再求合力所做的功；方法二:先求出各個(gè)力所做的功，然后求

這些功的代數(shù)和。功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功對(duì)功的公式：

的討論(3)當(dāng)π/2<α≤π時(shí)，COSα<0，W<0這時(shí)我們就說(shuō)力對(duì)物體做負(fù)功。討論(1)當(dāng)α=π/2時(shí)，COSα=0，W=0,這時(shí)我們就說(shuō)力對(duì)物體沒(méi)做功。(2)當(dāng)0≤α<π/2時(shí)，COSα>0，W>0,這時(shí)我們就說(shuō)力對(duì)物體做正功。W=FScosα功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功正功的意義是：力對(duì)物體做正功，表明此力的效果是促進(jìn)物體的運(yùn)動(dòng)，是動(dòng)力。負(fù)功的意義是：力對(duì)物體做負(fù)功，表明此力的效果是阻礙了物體運(yùn)動(dòng)，是阻力。Fθ功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成物體克服某力做功（取絕對(duì)值）功的正負(fù)不表示方向，表示做功的效果不同-10J的功與+5J的功哪個(gè)多？人登山時(shí)重力對(duì)人做負(fù)功，也可以說(shuō)人克服了重力做功-10J功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功物體能夠?qū)ζ渌矬w做功，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量。揮動(dòng)的鐵錘能改變鐵條的形狀，湍急的河水能使水車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)能夠推動(dòng)帆船航行。可以說(shuō)鐵錘、河水、風(fēng)都具有能量。功的定義功與能量功的計(jì)算正功與負(fù)功功是能量變化的量度鐵錘對(duì)鐵條做功時(shí)，鐵錘的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為鐵條的內(nèi)能；河水對(duì)水車(chē)做功時(shí)，河水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水車(chē)的機(jī)械能；風(fēng)對(duì)帆船做功時(shí)，風(fēng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為帆船的機(jī)械能。做功的過(guò)程就是能量變化的過(guò)程。做了多少功，就有多少能量發(fā)生變化。

一名同學(xué)周末在家收拾客廳,在把一個(gè)木箱拉到客廳一角時(shí),他想估算自己對(duì)這個(gè)木箱做了多少功.為了減小摩擦引起的噪聲,以減輕對(duì)樓下住戶(hù)的影響,他以斜向上與水平面約成60°夾角的恒力,沿直線(xiàn)緩慢拉動(dòng)木箱移動(dòng)了3m.利用體重計(jì)稱(chēng)得木箱質(zhì)量約為30kg,通過(guò)相關(guān)資料查到木頭與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)約為0.60,試估算:(取g=10m/s2)例題(1)這名同學(xué)對(duì)木箱的拉力在該過(guò)程中所做的功.(2)木箱受到的外力做的總功.(3)系統(tǒng)大約消耗了多少能量?這些能量去哪了?解得解(1)木箱的受力分析如圖所示木箱在豎直方向受力平衡滑動(dòng)摩擦力根據(jù)功的計(jì)算公式,拉力對(duì)木箱所做的功(3)因?yàn)槟鞠渌芡饬ψ龅目偣?